電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5

電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX52023/12/27電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5主要內(nèi)容：一、電子電路設(shè)計(jì)的目的與要求二、電子電路設(shè)計(jì)的一般方法與步驟三、電子電路安裝技術(shù)四、電子電路調(diào)試五、Protel99SE的使用電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5

現(xiàn)今企業(yè)需要綜合型創(chuàng)新型人才。近幾年來(lái)，用人單位對(duì)大學(xué)畢業(yè)生總的評(píng)價(jià)較好，認(rèn)為當(dāng)今的大學(xué)畢業(yè)生思想活躍，工作熱情、數(shù)學(xué)英語(yǔ)好等。但是，也提出了不少問(wèn)題：高分低能，脫離實(shí)際，眼高手低，解決實(shí)際問(wèn)題能力差等。大學(xué)學(xué)習(xí)中有實(shí)驗(yàn)課、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)三大實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)課著眼于通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證課程的基本理論，并培養(yǎng)學(xué)生的初步實(shí)驗(yàn)技能。而課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)本專業(yè)高年級(jí)的學(xué)生進(jìn)行的全面的綜合訓(xùn)練。此次設(shè)計(jì)競(jìng)賽的開展，可培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合、獨(dú)立地解決實(shí)際問(wèn)題的綜合性能力，并為課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，適應(yīng)現(xiàn)在社會(huì)對(duì)人才的需求。

豐田汽車的創(chuàng)始人豐田一郎有句名言：“技術(shù)人員不了解現(xiàn)場(chǎng)，產(chǎn)品制造就無(wú)從談起”清華大學(xué)學(xué)者教導(dǎo)學(xué)生說(shuō)：僅有鼠標(biāo)和鍵盤是不夠的！

一、電子電路設(shè)計(jì)的目的與要求電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5廣泛性（同學(xué)們可以找找身邊的電子產(chǎn)品）。機(jī)械專業(yè)數(shù)控技術(shù)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的電噴技術(shù)，電動(dòng)汽車，電動(dòng)自行車，機(jī)光電一體化技術(shù)等。石油工程專業(yè)溫度、流量、壓力等參數(shù)的分析析測(cè)量控制儀器、實(shí)驗(yàn)儀器。資源勘查、地理信息探測(cè)儀、測(cè)向儀，遙感儀，GPS全球定位系統(tǒng)等化學(xué)專業(yè)分析儀器、電子過(guò)濾儀器、溫度、壓力、色譜分析控制儀器等。材料科學(xué)專業(yè)制造電子、電器產(chǎn)品的材料，電子元器件的芯片制造與封裝，焊接材料，連接材料等等建筑、土木專業(yè)大廈，樓宇的電路系統(tǒng)，照明、裝飾、防盜、安全、監(jiān)控系統(tǒng)等。電與非電正在互相交融、互相滲透，電子技術(shù)無(wú)時(shí)不存，無(wú)處不在！電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5在工程實(shí)際中與電類科技人員協(xié)同合作性和互補(bǔ)性

在智能建筑、環(huán)境保護(hù)設(shè)備、項(xiàng)目決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與研發(fā)、市場(chǎng)營(yíng)銷、銷售服務(wù)等過(guò)程中需要應(yīng)用眾多的電類科技知識(shí)。往往是專業(yè)人員提出構(gòu)想，再由電類科技人員開發(fā)具體的電路和系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。期間雙方要互相交流、相互啟發(fā)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、達(dá)到雙贏。不管哪個(gè)專業(yè)領(lǐng)域，都離不開電類科技知識(shí)，特別是當(dāng)同學(xué)們進(jìn)入各自工作單位的領(lǐng)導(dǎo)層，上述的決策權(quán)和執(zhí)行權(quán)就掌握在你們手中！電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5二、電子電路設(shè)計(jì)的一般方法與步驟

電子設(shè)計(jì)大體分三個(gè)階段：·設(shè)計(jì)與計(jì)算階段（預(yù)設(shè)計(jì)階段）·安裝與調(diào)試階段·撰寫總結(jié)報(bào)告階段（一）總體方案的設(shè)計(jì)與選擇1、方案原理的構(gòu)思1）、提出原理方案對(duì)課題的任務(wù)，要求和條件進(jìn)行仔細(xì)的分析和研究，找出關(guān)鍵問(wèn)題，根據(jù)關(guān)鍵問(wèn)題提出實(shí)現(xiàn)的原理和方法，并畫出原理框圖。提出原理方案是一個(gè)關(guān)系到設(shè)計(jì)全局的問(wèn)題，應(yīng)廣泛收集與查閱有關(guān)資料，廣開思路，利用已有的各種理論知識(shí)，提出盡可能多的方案，以便作出更合理的選擇。所提出的方案中，對(duì)關(guān)鍵部分的可行性，一般應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)加以確認(rèn)。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5例：“數(shù)顯式大電容測(cè)量電路”的設(shè)計(jì)該課題的關(guān)鍵是大電容數(shù)值的測(cè)量。換句話說(shuō)，要設(shè)計(jì)一種電路其輸出與電容量成正比，至于數(shù)顯問(wèn)題不是主要問(wèn)題。A、使測(cè)量電路的輸出幅值Vom正比于電容量Cx，然后測(cè)出幅值。B、使測(cè)量電路的輸出脈沖寬度（周期）正比于電容量，測(cè)出脈寬。三角波發(fā)生器微分電路RCx整流、濾波或峰值檢測(cè)電路A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字顯示電路脈寬或周期產(chǎn)生電路Cx控制電路時(shí)基脈沖發(fā)生器與門計(jì)數(shù)顯示電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX52）原理方案的比較與選擇原理方案提出后，還必須對(duì)所提出的幾種方案進(jìn)行分析比較。然后，在詳細(xì)的總體方案尚未完成之前，只能就原理方案的簡(jiǎn)單與復(fù)雜，方案實(shí)現(xiàn)的難易程度進(jìn)行分析比較，并作出初步的選擇。就上例，兩個(gè)方案的差異比較明顯，A方案要復(fù)雜些，且由于采用了A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)起來(lái)要困難些，而且成本比較高。故初選B方案。2、總體方案的確定原理方案框圖中的每個(gè)框圖也只是原理性的、粗略的，它可能由一個(gè)單元電路構(gòu)成，亦可由許多單元電路構(gòu)成。為了把總體方案確定下來(lái)，必須把每一個(gè)框圖進(jìn)一步分解成若干個(gè)小框，每個(gè)小框?yàn)橐粋€(gè)較簡(jiǎn)單的單元電路。每個(gè)框圖不宜太細(xì)或太粗。太細(xì)對(duì)選擇不同的單元電路或器件帶來(lái)不利，并使單元電路之間相互連接復(fù)雜化；太粗將使單元電路本身功能過(guò)于復(fù)雜，不好進(jìn)行設(shè)計(jì)或選擇?？傊?，應(yīng)從單元電路和單元之間的連接的設(shè)計(jì)與選擇出發(fā)，恰當(dāng)?shù)胤纸饪驁D。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5例題中，計(jì)數(shù)顯示原理框圖可分解為畫總體方案圖時(shí)應(yīng)該注意：·每一個(gè)方框具有一個(gè)獨(dú)立的單元功能，且用文字寫于框中?！し娇虻呐帕袘?yīng)按信息流向布置，一般從左至右，或從上到下布置。·應(yīng)清晰地畫出數(shù)據(jù)信息與控制信息的流動(dòng)方向（用箭頭線），成組的數(shù)據(jù)信息用表示，控制信息或單個(gè)的數(shù)據(jù)信息用表示?！た傮w方案圖應(yīng)畫在一張紙上，以便閱圖。值得指出的是，隨著大規(guī)模集成芯片的大量問(wèn)世，單個(gè)芯片的功能越來(lái)越強(qiáng)，這使得原理框圖的分解可以粗一些，因而總體方案可更簡(jiǎn)單可靠些。但是，不能盲目追求選用這些芯片，必須考慮這些芯片在市場(chǎng)上是否容易買到（或?qū)嶒?yàn)室是否有），以及它的價(jià)格如何。否則，再好的總體方案亦會(huì)落空，難以實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)器鎖存器譯碼器數(shù)字顯示器電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5（二）、單元電路的設(shè)計(jì)與選擇1、單元電路結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì)根據(jù)整個(gè)課題的技術(shù)要求，明確該功能框?qū)卧娐返募夹g(shù)要求，必要時(shí)應(yīng)詳細(xì)擬定單元電路的性能指標(biāo)，然后進(jìn)行單元電路結(jié)構(gòu)形式的選擇或設(shè)計(jì)。滿足功能框圖要求的單元電路可能不止一個(gè)，因此必須進(jìn)行分析比較，擇優(yōu)選擇。例題中脈寬或周期產(chǎn)生電路框圖，可選用單穩(wěn)態(tài)電路（圖1）或控制電容充放電的電路（圖2）圖1圖2比較兩個(gè)電路，初看起來(lái)，圖1簡(jiǎn)單，但時(shí)間誤差大；圖2則周期與三極管的飽和壓降有關(guān)。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇適合的電路。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX52、元器件的選擇元器件的品種規(guī)格繁多，性能、價(jià)格和體積各異，選擇器件需進(jìn)行分析比較?！な紫瓤紤]滿足單元電路對(duì)元器件性能指標(biāo)的要求·其次考慮價(jià)格、貨源和元器件體積等當(dāng)然，作為此次競(jìng)賽，實(shí)驗(yàn)室不可能配備多種多樣的元器件，只能配備一些常用的、品種規(guī)格有限的元器件。因此，應(yīng)選用實(shí)驗(yàn)室已有的元器件。1）電阻

在電路中穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電流和電壓。主要參數(shù)有標(biāo)稱阻值、允許誤差和額定功率，其表示方法有直標(biāo)法、文字符號(hào)法、數(shù)碼法、色標(biāo)法。電阻器的單位為歐姆，簡(jiǎn)稱歐，用Ω表示。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5電阻色碼系統(tǒng)22100±5%對(duì)應(yīng)電阻值：22×100±5%=22?±5%470103±1%對(duì)應(yīng)電阻值：470×103±1%=470k

±1%四環(huán)電阻五環(huán)電阻顏色第一環(huán)第二環(huán)第三環(huán)乘數(shù)誤差棕111101±1%紅222102±2%橙333103黃444104綠555105±0.5%藍(lán)666106±0.25%紫777107±0.10%灰888108±0.05%白999109黑000100金±5%銀±10%無(wú)±20%電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5可調(diào)電阻器電位器電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX52）電容器由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質(zhì)構(gòu)成，是儲(chǔ)能元件（即儲(chǔ)存電荷的容器）。主要參數(shù)有標(biāo)稱值、允許誤差和額定功率，其表示方法有直標(biāo)法、字母表示法、色標(biāo)法、數(shù)碼法。電容器的單位為法，用F表示。

電容器有帶極性的和不帶極性的兩種，常用的電解電容有極性。

用電解液做介質(zhì)的叫電解電容器，有極性。其極性是長(zhǎng)腳為正，短腳為負(fù)，或者旁邊有“－”號(hào)所對(duì)應(yīng)的引腳為負(fù)極。國(guó)產(chǎn)表示法：CD11××電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5聚苯乙烯電容器紙介電容器電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5

3）電感器

利用電磁感應(yīng)原理制成的器件。通直流阻交流、通低頻阻高頻、變壓、傳送信號(hào)等作用。主要參數(shù)有電感量及允許誤差、標(biāo)稱電流、品質(zhì)因數(shù)（Q值）、分布電容等。其表示方法有直標(biāo)法、色標(biāo)法、數(shù)碼法。電感器的單位為亨，用H表示。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX54）二極管（a）電路符號(hào)和文字符號(hào)（b）常用二極管的外形圖

二極管在正向?qū)ê?，其正極、負(fù)極之間的電壓稱之為正向壓降，不同材料的二極管，其管壓降是不同的，硅二極管的正向壓降約為0.6～0.8V，鍺二極管0.15～0.35V。發(fā)光二極管允許加在其上的電壓為1.5～2V，因此連接發(fā)光二極管時(shí)要加（限流）電阻。+-電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5發(fā)光二極管電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5半導(dǎo)體三極管又稱晶體三極管，簡(jiǎn)稱晶體管或三極管。它的基本功能是具有電流放大作用，屬于電流控制型器件。

5）半導(dǎo)體三極管

NPN型PNP型常見的三極管外形圖電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5金屬封裝的大功率管塑料封裝的中小功率管金屬封裝的中小功率管電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX56）集成電路

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3430-82，我國(guó)的半導(dǎo)體集成電路的型號(hào)命名由五個(gè)部分組成。例：電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5集成電路的封裝與引腳識(shí)別（1）封裝：封裝形式基本分為三類：金屬、陶瓷、塑料。（2）引腳識(shí)別:集成電路引出腳排列順序的標(biāo)志一般有色點(diǎn)、凹槽、管鍵及封裝時(shí)壓出的圓形標(biāo)志。引腳識(shí)別方法是：對(duì)于雙列直插集成塊，將集成電路水平放置，引腳向下，標(biāo)志朝左邊，左下角第一個(gè)引腳為1腳，然后按逆時(shí)針?lè)较驍?shù)，依次為2、3、…；對(duì)于單列直插集成電路也讓引出腳向下，標(biāo)志朝左邊，從左下角第一個(gè)引出腳到最后一個(gè)引出腳依次為1、2、3、…。

電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5在單元電路與總體電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，需計(jì)算電路元件參數(shù)（如器件參數(shù)、電阻和電容值等），以及估算電路的性能指標(biāo)等，從而把電路元件與電路確定下來(lái)，為單元電路和總體電路的試驗(yàn)做好準(zhǔn)備。值得指出的是，滿足性能指標(biāo)要求的參數(shù)值通常不是唯一的，這就要求對(duì)各組參數(shù)進(jìn)行綜合性的分析，仔細(xì)考慮元器件之間的參數(shù)配合、元器件價(jià)格、體積和貨源等因素，恰當(dāng)?shù)剡x取一組適合的參數(shù)。（三）單元電路之間的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)在各單元電路確定后，還要認(rèn)真考慮它們之間的級(jí)聯(lián)問(wèn)題，如：電氣特性的相互匹配、信號(hào)耦合方式、時(shí)序配合，以及相互干擾等問(wèn)題，保證整個(gè)電路能正常工作。（四）畫出總體電路草圖總體電路圖是電子電路設(shè)計(jì)的結(jié)晶，它不僅是電路安裝和電路板制作等工藝設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，還是電路試驗(yàn)和維修時(shí)不可缺少的文件。3、參數(shù)計(jì)算電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽XX5由于電子元器件品種繁多且性能分散，設(shè)計(jì)與計(jì)算中又采用工程計(jì)算，再加上設(shè)計(jì)中考慮的因素多，設(shè)計(jì)出的電路難免存在問(wèn)題。通過(guò)試驗(yàn)，證明電路性能全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再畫出總體電路圖。

（六）繪制正式的總體電路圖三、電子電路安裝技術(shù)

（一）印刷電路板的設(shè)計(jì)與制作印刷電路板：指在絕緣基板上有選擇地加工和制作出導(dǎo)電圖形的組裝板，簡(jiǎn)稱PCB板。1、印刷電路板圖設(shè)計(jì)A、手工設(shè)計(jì)B、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Protel99SE等軟件）2、印刷電路板生產(chǎn)技術(shù)A、人工自制（板處理、復(fù)寫印刷電路圖、打孔、描圖、腐蝕、清洗）

B、機(jī)器制作